鄂尔多斯盆地南部油藏水平井酸化工艺配套及理论模型

鄂尔多斯盆地南部油藏水平井酸化工艺配套及理论模型

王洋洋

中石化华北油气分公司采油一厂   陕西 咸阳  712000

摘要：针对采油一厂鄂南工区的断缝体油藏的开发，水平井发挥着至关重要的作用，针对断缝体油藏开发中水平井型以及不同的地质要求，创新集成了四种水平井酸化工艺技术，分别是水平井笼统酸化技术、水平井补能酸化技术、断缝体定点酸化技术、不动管柱酸化技术。然而这些技术应用过程中也存在着一定问题，影响了酸化效果。因此，想要获得更好的酸化效果，就必须要解释好这些问题，形成断缝体油藏水平井酸化理论模型，全面、客观的指导和平均水平井酸化措施工艺和措施效果。

关键词：鄂尔多斯盆地；南部油藏；水平井酸化；工艺配套；理论模型

1 水平井酸化配方参数

针对断缝体油藏，根据不同的井型以及不同的地质要求，创新集成了四种水平井酸化工艺技术，分别是水平井笼统酸化技术、水平井补能酸化技术、断缝体定点酸化技术、不动管柱酸化技术。2019年至今，共开展水平井酸化35井次，措施有效率71.4%，累计增油量6267.81t，平均单井累增油量179.08t。

表1  水平井酸化措施统计表

1.1 酸化配方

国内外措施酸化的配方工艺有很多，包括土酸酸化、有机酸酸化、二氧化碳酸化、乳酸酸化等，酸化配方的正确选择是措施成功的关键。酸液需要既能有针对性的解除堵塞，还不能对井筒和地层造成不可逆的损害。

例如某井水平段冲砂过程中，冲出大量垢块，通过垢样化验分析认识到，垢成分以碳酸钙、碳酸镁为主，含有少量碳酸亚铁。通过该井区钙离子浓度变化图可以看出，钙离子含量先增加后减少，结合碳酸钙生成的化学方程式可以看出，当钙离子浓度下降时，说明化学方程式右移，碳酸钙结晶析出成垢。

根据化验分析和井区主要离子浓度变化趋势可以判断，碳酸钙垢是延长组长8层的主要结垢类型。针对碳酸钙垢，无机土酸酸液体系[2]可以有效解除井筒及近井地带垢堵。通过酸敏试验可以看出，盐酸或土酸体系能够有效增加红河油田长8油层储层渗透率，不会造成储层酸敏伤害。

表1  红河油田长8油层酸敏实验结果表

根据上述实验分析和红河油田长8层储层特性，研究配置了以土酸为主要成分的三段（或四段）式酸化配方和段塞设计。盐酸、氢氟酸和磷酸处理地层，能够有效解除近井地带的无机结垢和有机堵塞，使用活性酸，在保证酸化效果的前提下保护储层，避免水锁等二次伤害。

表2  酸化段塞及配方配置

1.2 井筒处理

采油一厂鄂南工区水平井主要有裸眼预制管柱完井、套管固井完井两种完井方式，裸眼预制管柱完井的水平井占总水平井的73%。一般情况下，水平井酸化前需要对井筒进行冲砂处理，不同的完井方式，井筒处理方式也存在差异。套管固井完井的水平井一般使用φ73mm油管处理井筒至B靶点，造斜点以下井段使用倒角油管，以上井段使用加厚油管；预制管柱井造斜点以上使用加厚φ73mm油管，以下使用φ60mm倒角油管，处理至A靶点（A靶点后因有压裂滑套，冲砂管柱无法通过）。

为降低作业成本，井筒处理结束后，将井筒处理管柱上提至水平井A靶点（部分井为防止管柱被砂埋或垢埋，上提至悬挂器以上或造斜点），作为酸化管柱。

1.3 酸化施工参数

图1  水平井酸化累增油量与施工参数关系图

针对断缝体油藏酸化工艺，特别是施工参数的设置，国内外文献相对较少，没有相关的参考；水平段天然缝、人工缝的形态、展布、体积等也无法有效量化，因此断缝体油藏水平井酸化的施工液量、施工压力、排量等参数无法精确计算。

通过图1的数据统计可以看出，施工总液量在100-180m³左右，主体酸在20-60m³左右，就能获得较好效果；由于鄂南断缝体油藏水平井尚无经济有效的能量补充方式，不同水平井亏空程度不同，所以施工压力差异较大，不同的施工压力下，酸化效果均有好有坏；施工排量在200-500L/min左右效果较好，排量大于600L/min，效果有限，特别是针对预制管柱投球压裂吐球不完全的水平井，要控制施工排量在400 L/min以下，避免球重新坐封在滑套球座上，使酸液无法进入滑套后面的井段。

另外，投产初期含水＜70%的水平井，更容易获得较好的酸化效果，地层亏空越大，越容易获得较好的酸化效果。

2水平井酸化理论模型

2.1 水平井结垢原因分析

上述分析可知，碳酸钙是长8层油藏结垢的主要成分，从碳酸钙溶解度曲线图可以看出（图2），碳酸钙溶解度随着温度的降低而增加，随着压力的降低而减小。鄂南工区长8层油藏的原始地层压力16.8MPa，地层温度60℃左右，随着水平井天然能量开发的不断进行，水平井近井地带的地层能量逐渐降低，地层压力和温度也都降低。在长8层的地层压力、温度条件下，地层压力的变化对溶解度影响巨大。在碳酸钙浓度达到饱和的条件下，地层压力稍有下降，就会有大量的碳酸钙垢结晶析出。因此，水平井水平段结垢是普遍现象。

图2  碳酸钙溶解度曲线图

另外，根据断缝体补孔等措施试验的分析总结，断缝之间的联通性较差且相互独立，水平井投产后，不同断缝的存在差异的产液混合产出，也容易在混合过程中发成化学反应，结垢堵塞地层。

2.2 氯离子浓度变化分析

图3 水平井酸化前后氯离子浓度变化图

通过酸化措施效果跟踪发现，部分水平井酸化前后氯离子浓度出现明显的变大或变小的现象。部分井从投产至酸化前氯离子浓度没有明显变化，酸化后突然增加或降低，部分井投产后氯离子浓度逐渐升高，酸化后突降至投产初期水平(图3）。

2.3 理论模型

图4 断缝体水平段产液理论模式图

断缝体是断缝体油藏的导流通道也是储集空间，水平井水平段钻遇一条或多条断缝体，由于这些断缝体之间连通性很差，断缝体之间存在断缝体规模、原始地层压力、产液性质的不同。如图4所示，产液段1是该井的主力产液段，油井投产后产液段1主要贡献产能，随着生产的推进，产液段1出现地层亏空，地层压力、液量逐渐下降，随着压力的降低，液体内的碳酸钙结晶析出，堵塞产液段1的近井地带，产液段2开始逐渐贡献产能。因此，部分水平井在生产过程中，氯离子浓度逐渐发生变化。

产液段1是水平井的投产初期的主力产液段，该段产液量高、地层亏空较大但含油性好，在笼统酸化过程中，酸液进入水平段后会优先进入亏空较为严重的产液段1，解除其垢堵使其重新贡献产能，因此酸化后氯离子浓度重新变回了投产初期的水平。因此，水平井笼统酸化在天然能量开发断缝体油藏中本身就具备一定的选择性，所以水平井笼统酸化措施效果较好。

补能酸化过程中，先对油井进行了补能和焖井，使原本亏空的主力产液段得到了能量补充，焖井结束后再进行酸化是，酸液进入水平段没有了相应的选择性，无法有效针对主力产液段进行酸化解堵，较笼统酸化针对性更差，所以补能酸化效果较差，而且水平井补能酸化的补能液量越大，酸化效果也越差，侧面印证了理论模型的成立。

3实际应用

X井为断缝体补孔措施井，该井水平段基本没有产能贡献，但对造斜段长81层断缝体补孔后获得较好产能。但断缝体递减快，逐渐出现了产液量降低、含水上升、结垢堵塞等现象，为解决这一问题，对该井进行了断缝体定点酸化，日增油1.9t/d，措施效果较好（图5）。该断缝体的氯离子浓度从酸化前的6000ppm上升至酸化后的11000ppm且长期稳定。同一断缝体（或同一口水平井）酸化前后氯离子浓度出现突变，说明酸化能够改善断缝体内部连通性，打开射孔、压裂未能打开的断缝体或伴生缝，使新的储集空间贡献产能。也侧向说明了单纯的射孔或小型压裂对储层的改造和动用程度是明显不足的，很多临近射孔段、压裂段的断缝体也可能无法有效贡献产能，同时酸化能够解堵断缝体结垢、储层钻井液压裂液污染、射孔不完善等问题。

图5  X井断缝体定点酸化前后生产曲线

参考文献：
[1] 李学良.低渗透油藏水平井酸化工艺技术[M].北京：石油工业出版社.2012.